在农业生产过程中,果实采摘是其中重要的一个环节。农业智能采摘机器人的研发与应用,可以解决我国目前劳动力短缺的问题,大大缩减生产成本,提高市场竞争力。虽然,现在工业机器人发展已日趋成熟,但农业采摘环境更加复杂,对路径搜索的要求更高。本文以苹果为采摘对象,对避障系统进行研究。首先,根据苹果树的生长特性,将采摘机器人结构分为定位机构、调姿机构和采摘机构三部分,通过构型和尺寸的综合,得到一种五自由度苹果采摘机构。然后,基于D-H参数法进行机器人数学模型的建立,进行正解和工作空间的计算。同时,为了简化反解的计算,求解苹果的轴线倾角,对关节角度进行预设。在路径搜索方面,先对常见“随机类”算法进行研究发现,传统的算法在路径搜索时,产生“节点”的随机性、盲目性太大。为此,提出了一种改进的RRT-connect算法,在路径搜索的效率及其稳定性方面有了一定的提高。然后,利用八叉树算法,对视觉系统得到采摘环境的点云数据进行障碍模型的建立。最后,采用改进的RRT-connect算法,在八叉树搭建的环境模型下完成路径搜索任务。在轨迹规划方面,先对笛卡尔坐标系下和关节坐标系下的轨迹规划算法进行研究发现,在关节坐标系下进行五次多项式轨迹规划运算量小且运动相对比较平稳。然后,考虑到路径搜索的结果,需要对中间节点进行速度规划,提出一种分步式的轨迹规划思想。对常见的速度规划方法进行研究分析,并与五次多项式规划方法联合使用,生成速度和加速度的曲线。通过比较几组曲线发现,基于S型曲线的五次多项式轨迹规划算法具有较好的稳定性。对碰撞检测方法进行了研究,分别采用球包围盒和圆柱包围盒对苹果和枝干进行简化,将机械臂连杆与苹果和树枝树干的碰撞转化为圆柱与球和圆柱与圆柱的碰撞问题,并分析发生碰撞的条件。然后,将遗传算法应用到多果采摘问题,从而得出一组最优的采摘顺序。最后,对苹果点云数据轴线进行计算,确定采摘设备的末端姿态。